典型河谷城市儿童土壤与灰尘铅暴露风险

为定量评价河谷型城市土壤与灰尘铅对城市儿童健康的影响与风险,结合野外调查的基础上,以陕西渭河谷地典型工业城市宝鸡、西安、渭南和铜川为研究区域,以定量分析河谷型城市儿童环境铅暴露为核心,收集4个城市土壤与灰尘分析样品总计243个。利用X射线荧光光谱法测定了4个城市土壤与灰尘铅的含量;采用BCR连续形态分级法探究了城市土壤与灰尘重金属铅地球化学形态分布与迁移特征;根据US EPA污染物暴露与健康风险评价模型对城市儿童铅暴露进行了评价。研究结果表明渭河谷地典型城市宝鸡、铜川、西安和渭南城市土壤与灰尘铅浓度(X±SD)分别为(409.2±52.54)和(624.70±66.15)mg·kg-1、(357.47±41.37)和(592.60±36.78)mg·kg-1、(61.4±13.31)和(78.42±14.89)mg·kg-1、(46.71±12.11)和(64.7±13.76)mg·kg-1,均高出陕西省土壤铅背景值;污染水平依次为宝鸡铜川西安渭南。4个河谷型城市土壤与灰尘重金属铅发生整体迁移的趋势为:宝鸡城市灰尘(90.71%)西安城市灰尘(84.74%)≥宝鸡城市土壤(83.12%)渭南城市灰尘(74.89%)≥西安城市土壤(74.50%)铜川城市灰尘(72.49%)铜川城市土壤(57.50%)渭南城市土壤(53.79%)。可见,铅在均在城市灰尘中的迁移趋势远大于相应的城市土壤。4个城市土壤与灰尘均表现出较大的儿童暴露致癌风险,宝鸡和铜川城市儿童土壤与灰尘铅暴露也分别存在非致癌风险,风险程度依次为宝鸡铜川西安渭南。儿童铅暴露致癌与非致癌风险程度与其城市土壤和灰尘中铅可氧化态分布呈相似的规律,表明碱性的城市土壤与城市灰尘(p H7)中可氧化态铅可能是导致河谷型城市儿童铅暴露风险和儿童血铅污染的主要形态和因素。由此,城市燃煤排放与含铅制品的加工等活动可能是渭河谷地河谷型城市儿童血铅与铅暴露最主要的贡献源,必须采取长期有效的监测与控制措施。     

宝鸡城市土壤重金属生物活性与环境风险

在野外调查与前期研究的基础上,根据一点多样混合采样法收集宝鸡市工业区土壤分析样品50个,采用Tessier连续形态分析法对城市土壤重金属Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Sb形态进行分级并使用ICP-OES对其各形态含量进行测定.在对6种重金属活性系数(MF)、迁移系数(MJ)、综合潜在生态风险指数(RI)及人群健康风险研究的基础上,对重金属地球化学形态分布、迁移能力、生物活性与环境风险进行了探讨.结果表明,宝鸡工业区城市土壤重金属Zn、Cd、Cr、Cu、Sb形态均以残渣态为主,而Pb主要以铁锰氧化物结合态为主;在各形态含量所占百分比中,重金属Cr可交换态含量最低.化学形态分析结果显示,6种重金属整体迁移的顺序为:Pb(77.60%)Zn(47.36%)Cu(35.86%)Cd(30.91%)Sb(16.46%)Cr(11.31%);土壤Pb(MF=35.77%)的生物活性最强,Cd(MJ=0.091)的迁移能力最大.城市土壤重金属Cd和Cr对儿童和成人的致癌风险处于中低等水平,但Cr对儿童将产生较大的非致癌风险.而重金属Pb对儿童和成人均产生非常明显的非致癌风险和中等程度的致癌风险,可见,重金属Pb是宝鸡市城市土壤最主要的环境污染物与健康风险因子.重金属Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Sb工业排放与化石燃料燃烧的来源和城市儿童高铅血症的检出率说明宝鸡工业区重金属的干湿尘降污染应该引起高度重视.     

河谷型城市土壤有害金属有机酸与细菌淋溶特性

在野外调查与前期研究的基础上,根据一点多样混合采样法收集宝鸡河谷型城市污染土壤样品50个.通过等温振荡平衡法研究了人工合成的螯合剂EDTA、DTPA、低分子有机酸草酸(Oxalic acid)、丁二酸(Butanedioic acid)、柠檬酸(Citrate)和枯草芽孢杆菌对城市污染土壤有害金属As、Cr、Cu、Pb、Sb、V、Zn的淋溶解吸特性.研究结果表明,EDTA、DTPA对宝鸡城市污染土壤As、Cr、Cu、Pb、Sb、V、Zn的整体淋溶解吸效果要优于草酸、丁二酸和柠檬酸.有机酸对宝鸡城市土壤有害金属As、Cr、Cu、Pb、Sb、V、Zn淋洗速率顺序为:柠檬酸:PbSbZn≈AsCuVCr;DTPA:Pb≥Cu≈ZnSbAsVCr;EDTA:Pb≥ZnCuSbAsVCr;草酸:PbSbAsVCuCr;丁二酸:CrPbSbAsVCu(丁二酸淋洗的Cr随时间缓慢增加).枯草芽孢杆菌对土壤有害金属淋溶具有pH和温度的依赖性,特别对Pb、Sb的淋溶解吸特为敏感,较高pH(pH=6)淋溶要大于低pH(pH=2).研究表明,枯草芽孢杆菌淋溶土壤有害金属是细菌本身、有机酸和淋溶液pH共同作用的过程.重金属Pb和Sb是宝鸡市环境污染与人群健康风险最主要的因子,因此,有机酸和细菌及其淋溶pH综合作用对西部河谷型城市土壤有害金属Pb、Sb复合污染的原位修复提供了新的思路.